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五、空气是一种宝贵的资源

1.氮气

【物理性质】无色无味的气体，不易溶于水，密度比空气的密度略小。

【化学性质】化学性质不活泼，一般情况下不能支持燃烧，不能供给动植物呼吸。

2.稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙的总称）

【物理性质】没有颜色，没有气味的气体，难溶于水。

通电时能发出不同颜色的光。

【化学性质】化学性质很不活泼。

所以稀有气体又叫做惰性气体。

【用途】①用作保护气（焊接金属时作保护气、灯泡中充入稀有气体使灯泡耐用）；

②用作光源（如航标灯、强照明灯、闪光灯、霓虹灯等）；

③用于激光技术；

④氦气可作冷却剂；

⑤氙气可作麻醉剂。

六、空气污染和防治

1.空气污染的污染物是有害气体和烟尘。

污染源包括煤、石油等化石燃料燃烧产生的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳（三大有害气体），还包括工业废气等方面。

2.计入空气污染指数的项目为：

二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。

3.防治空气污染：

加强大气质量监测；

改善环境状况；

减少使用化石燃料；

使用清洁能源；

积极植树、造林、种草；

禁止露天焚烧垃圾等。

第二节氧气

一、氧气的性质

【物理性质】密度略大于空气的密度，不易溶于水。

气态的氧是无色无味的，液态氧和固态氧是淡蓝色的。

【化学性质】氧气化学性质比较活泼。

氧气具有助燃性和氧化性。

二、氧气的检验方法：

把一根带火星的木条伸入集气瓶中，如果带火星的木条复燃，证明是氧气。

三、氧气与常见物质发生的反应

物质

反应现象

化学方程式（表达式）

磷

产生大量白烟、放热

4P+5O2

木炭

①木炭在空气中燃烧时持续红热，无烟无焰；

木炭在氧气中剧烈燃烧，并发出白光

②放热、生成能使澄清石灰水变浑浊的气体

C+O2

CO2

硫

①在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰

②放热、生成有刺激性气味的气体

S+O2

SO2

氢气

①纯净的氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰

②放热、生成能使无水硫酸铜变蓝的液体

2H2+O2

2H2O

铁

铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体

3Fe+2O2

Fe3O4

铝

铝在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色固体

4Al+3O2

2Al2O3

铝在空气中与氧气反应，表面形成致密的氧化膜

4Al+3O2=2Al2O3

镁

镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光、放热、生成白色粉末

2Mg+O2

2MgO

铜

红色的固体逐渐变成黑色

2Cu+O2

2CuO

汞

银白色液体逐渐变成红色

2HgO

一氧化碳

产生蓝色火焰，放热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体

2CO+O2

2CO2

甲烷

产生明亮的蓝色火焰，放热，产生能使无水硫酸铜变蓝的液体，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体

CH4+2O2

CO2+2H2O

蜡烛

火焰发出白光，放热，产生能使无水硫酸铜变蓝的液体，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体

石蜡＋氧气

水＋二氧化碳

四、探究实验

1.木炭燃烧实验

【注意事项】木炭应该由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中，原因：

为

了保证有充足的氧气支持木炭燃烧，防止木炭燃烧生成的二氧化碳使木炭熄灭，

确保实验成功。

2.硫燃烧实验

【注意事项】在集气瓶中加入少量的氢氧化钠溶液，可以吸收有毒的二氧化硫，防止造成空气污染。

3.细铁丝在氧气中燃烧的实验

①用砂纸把细铁丝磨成光亮的银白色，是为了除去细铁丝表面的杂质。

②将细铁丝盘成螺旋状，是为了增大细铁丝与氧气的接触面积。

③

把细铁丝绕在火柴上，是为了引燃细铁丝，使细铁丝的温度达到着火点。

④待火柴快燃尽时才缓慢插入盛有氧气的集气瓶中，是为了防止火柴燃烧时消耗氧气，保证有充足的氧气与细铁丝反应。

⑤由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中

是为了防止细铁丝燃烧时放热使氧气从集气瓶口逸出，保证有充足的氧气与细铁丝反应。

⑥集气瓶里要预先装少量水或在瓶底铺上一薄层细沙，是为了防止灼热的生成物溅落使集气瓶瓶底炸裂。

五、化合反应和分解反应

a.化合反应：

由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。

b.分解反应：

由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应叫做分解反应。

c.化合反应的特点是“多变一”，分解反应的特点是“一变多”。

六、氧化反应

1.氧化反应：

物质跟氧发生的反应属于氧化反应。

它不属于基本反应类型。

2.氧化反应包括剧烈氧化和缓慢氧化。

第三节制取氧气

一、气体制取装置

1.气体发生装置

⏹加热固体制备气体的装置（见上图①）

◆反应物和反应条件的特征：

反应物都是固体，反应需要加热。

◆装置气密性的检查方法：

将导气管的出口浸没在水中，双手紧握试管。

如果水中出现气泡，说明装置气密性良好。

（原理：

气体的热胀冷缩）

◆加热时的注意事项：

●绝对禁止向燃着的酒精灯内添加酒精。

●绝对禁止用燃着的酒精灯引燃另一只酒精灯。

●禁止用嘴吹灭酒精灯。

加热结束时，酒精灯的火焰应该用灯帽盖灭。

●铁夹应夹在试管的中上部，大约是距试管口1/3处。

●药品要斜铺在在试管底部，便于均匀受热。

●试管口要略向下倾斜，防止冷凝水回流热的试管底部使试管炸裂。

●试管内导管应稍露出胶塞即可。

如果太长，不利于气体排出。

●停止反应时，应先把导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水被倒吸入热的试管中，使试管炸裂。

◆选择装置时，要选择带有橡皮塞的弯管。

⏹固液混合在常温下反应制备气体的装置（见上图②）

反应物中有固体和液体，反应不需要加热。

在导管出口处套上橡皮塞，用弹簧夹夹紧橡皮塞，从漏斗中加水。

如果液面稳定后水面不下降，则表明装置气密性良好。

◆要根据实际情况选择（a）（b）（c）（d）四种装置。

●装置（a）的特点：

装置简单，适用于制取少量的气体；

容易造成气体泄漏，增加药品不太方便。

●装置（b）的特点：

便于随时添加药品。

●装置（c）的特点：

可以控制反应速率。

●装置（d）的特点：

可以控制反应的发生和停止。

（希望停止反应时，用弹簧夹夹住橡皮管。

这时由于试管内的气压大于

外界大气压，试管内的液面会下降）

◆如果使用长颈漏斗，注意长颈漏斗的下端管口应插入液面以下，形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗逸出。

使用分液漏斗时无需考虑这个问题。

◆选择装置时，要选择带有橡皮塞的直管。

（a）装置使用单孔橡皮塞，（b）（c）（d）装置使用双孔橡皮塞。

◆固体药品通过锥形瓶口加入，液体药品通过分液漏斗加入。

2.

气体收集装置

⏹排水法收集气体的装置（见右图）

◆适用情况：

收集的气体不溶或难溶于水，且不与水反应。

◆注意事项：

●集气瓶中不能留有气泡，否则收集到的气体不纯。

●应当等到气泡连续均匀地放出后再收集气体，否则收集到的气体不纯。

●在气泡连续均匀放出之前，导气管管口不应伸入到集气瓶口。

●如果瓶口出现气泡，说明气体收集满。

●如果需要较干燥的气体，请不要使用排水法。

●气体收集完毕后，要在水下把玻璃片盖在集气瓶口上，否则收集到的气体不纯。

●收集完毕后，如果收集的气体的密度比空气大，集气瓶口应该朝上；

如果收集的气体的密度比空气小，集气瓶口应该朝下。

⏹向上排空气法收集气体的装置（见右图）

◆

适用情况：

气体密度大于空气（相对分子质量大于29），且不与空气中的成分反应。

◆要求：

导管伸入集气瓶底，以利于排净

空气。

◆密度和空气接近的气体，不宜用排空气法收集。

◆暂存气体时，只需将集气瓶正放在桌面上，盖上毛玻璃片就可以了。

⏹向下排空气法收集气体的装置（见右图）

气体密度小于空气

（相对分子质量小于29），且不与空气中的成分反应。

导管伸入集气瓶底，以利于排净空气。

◆暂存气体时，需要盖上毛玻璃片并将集气瓶倒放在桌面上。

●导气管属于发生装置。

把导气管画在收集装置中，是为了更好地说明问题。

二、实验室制取氧气

1.加热高锰酸钾制取氧气

●反应原理：

2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2↑

●发生装置：

由于反应物是固体，反应需要加热，所以选择加热固体制备气体的装置。

●收集装置：

由于氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应，所以可以选择排水法收集气体的装置。

由于氧气的密度比空气大，且不与空气中的成

分发生化学反应，所以可以选择向上排空气法收集气体的装置。

●步骤：

①查：

检查装置的气密性。

②装：

将高锰酸钾装入干燥的试管，并在试管口放一团棉花，并用带导管的橡皮塞塞紧试管。

③定：

将试管固定在铁架台上。

④点：

点燃酒精灯，试管均匀受热后，就使酒精灯固定在试管底部加热。

⑤收：

根据所选的收集装置来确定气体的收集方法。

⑥移：

把导管移出水槽。

⑦熄：

熄灭酒精灯。

●验满：

（用排水法收集）如果集气瓶口有气泡出现，说明气体收集满了。

（用向上排空气法收集）将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气收集满了。

●检验：

将带火星的木条伸入到集气瓶内，如果

带火星的木条复燃，说明是氧气。

●注意事项：

◆停止反应时，应先把导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水被倒吸入热的试管中，使试管炸裂。

◆加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，防止高锰酸钾被吹入导管，使导管堵塞。

◆棉花不要离高锰酸钾太近，否则会导致发生装置爆炸。

2.分解过氧化氢溶液制取氧气

2H2O2

2H2O+O2↑（催化剂可换成硫酸铜溶液）

由于反应物是固体和液体，反应不需要加热，所以选择固液混合在常温下制取气体的装置。

由于氧气的密度比空气大，且不与空气中的成分发生化学反应，所以可以选择向上排空气法收集气体的装置。

将带火星的木条伸入到集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气。

●不能用加热过氧化氢溶液的方法制取氧气！

因为加热过氧化氢溶液时，过氧化氢分解产生的氧气和水蒸气一起逸出，水蒸气的干扰会使带火星的木条不能复燃。

3.加热氯酸钾制取氧气

2KClO3

2KCl+3O2↑

●发生装置和收集装置：

和加热高锰酸钾制取氧气的装置相同。

三、催化剂

在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂。

催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。

催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变化学反应的产率。

四、氧气的工业制法

实验室制取氧气属于化学变化，工业制取氧气属于物理变化。

第三单元物质构成的奥秘

第一节分子和原子

一、分子和原子的异同

分子

原子

分子是保持物质化学性质的最小粒子。

原子是化学变化中的最小粒子。

性质

质量小、体积小；

不断运动；

有间隔；

同种粒子的化学性质相同。

联系

分子是由原子构成的。

分子、原子都是构成物质的微粒。

区别

在化学变化中，分子可以再分，而原子不可以再分。

备注

1.所有金属、稀有气体、金刚石（石墨）和硅是由原子构成的，其他大多数物质是由分子构成的。

2.在受热的情况下，粒子能量增大，运动速率加快。

3.物体的热胀冷缩现象，原因是构成物质的粒子的间隔受热时增大，遇冷时缩小。

4.气体容易压缩是因为构成气体的粒子的间隔较大。

5.不同液体混合后总体积小于原体积的和，说明粒子间是有间隔的。

6.一种物质如果由分子构成，那么保持它化学性质的最小粒子是分子；

如果它由原子构成，那么保持它化学性质的最小粒子是原子。

二、验证分子运动的探究实验

【实验操作】如右图，取适量的酚酞溶液，分别倒入A、B两个小烧杯中，另取一个小烧杯C，加入约5mL浓氨水。

用一个大烧杯罩住A、C两个小烧杯，烧杯B置于大烧杯外。

观察现象。

【实验现象】烧杯A中的酚酞溶液由上至下逐渐变红。

【实验结论】分子是不断运动的。

【注意事项】浓氨水显碱性，能使酚酞溶液变红。

浓氨水具有挥发性，能挥发出氨气。

三、从微观角度解释问题

1.用分子观点解释由分子构成的物质的物理变化和化学变化

物理变化：

没有新分子生成的变化。

（水蒸发时水分子的间隔变大，但水分子本身没有变化，故为物理变化）

化学变化

：

分子本身发生变化，有新分子生成的变化。

（电解水时水分子变成了新物质的分子

，故为化学变化）

2.纯净物和混合物（由分子构成的物质）的区别：

纯净物由同种分子构成，混合物由不同种分子构成。

3.分子和原子的联系：

分子是由原子构成的，同种原子结合成单质分子，不同种原子结合成化合物分子。

4.分子和原子的本质区别：

在化学变化中，分子可以再分，而原子不能再分。

5.化学变化的实质：

在化学变化过程中，分子裂变成原子，原子重新组合，形成新物质的分子。

四、物质的组成

1.宏观角度：

水是由氢元素和氧元素组成的。

是由铁元素组成的。

2.微观角度：

水是由水分子构成的（水的化学性质由水

分子保持）。

水分子由氢原子和氧原子构成。

1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。

铁是由铁原子构成的（铁的化学性质由铁原子保持）。

3.水在化学变化中的最小粒子是氢原子和氧原子。

4.物质、元素用于宏观角

度分析问题，分子、原子、离子用于在微观角度分析问题。

宏观和微观不可以混淆。

第二节原子的构成

1.

原子的构成

原子的种类由核电荷数（质子数）决定。

2.构成原子的各种粒子间的关系

在原子中，原子序数＝核电荷数＝核内质子数＝核外电子数。

由于原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷的电量相等，电性相反，所以原子整体不显电性。

3.相对原子质量

以一种碳原子（碳12）质量的1/12（1.66×

10-27kg）为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比，作为这种原子的相对原子质量，符号为Ar。

相对原子质量是通过比较得出的比值，单位为“1”。

原子中质子和中子的质量接近碳原子质量的1/12，而电子的质量约为质子质量的1/1836，可以忽略不计，所以原子的质量集中在原子核上，即相对原子质量≈质子数＋中子数

第三节元素

1.定义：

元素就是具有相同电荷数（即核内电子数）的一类原子的总称。

元素与原子的区别和联系：

元

素

只表示一类原子的总称；

只表示种类，不论个数，是宏观概念

原子是微观概念，既表示种类，又表示数量含义

化学变化中元素种类不变，但形态可能变化

化学变化中，原子种类和数量不变，但最外层电子数可能变化

元素是同一类原子的总称，原子是构成元素的基本单元

3.元素之最

地壳中含量（

质量分数）排在前五位的元素：

氧、硅、铝、铁、钙

4.生物细胞中含量（

氧、碳、氢、氮

5.元素的分类：

金属元素、非金属元素、稀有气体元素

6.元素符号的意义：

H表示氢元素、1个氢原子。

2H表示2个氢原子。

Cu表示铜元素、一个铜原子、金属铜。

描述物质宏观组成和微观构成：

①宏观组成②微观构成

铁是由铁元素组成的。

铁是由铁原子构成的

二氧化碳是由碳元素、氧元素组成的。

二氧化碳是由二氧化碳分子构成的。

1个二氧化碳分子是由1个碳原子和2个氧原子构成的。

7.元素周期表：

元素周期表的每一横行叫做一个周期，共7个周期；

每一纵行叫做一个族，共16个族。

周期的变化规律：

从左到右，原子序数由少变多。

除第一周期以外，每一周期都是以金属元素开始，逐渐过渡到非金属元素，最后以稀有气

体元素结束，从左到右金属性逐渐减弱。

同一周期元素的原子的电子层数相等。

第四节

离子

1.原子结构示意图：

一个氯原子的原子结构示意图如下

2.元素的种类

①金属元素：

原子的最外层电子数一般少于4个（是不稳定结构），在化学变化中易失去最外层电子，而使次外层成为最外层，形成稳定结构。

这种性质叫做金属性。

②非金属元素：

原子的最外层电子数一般多于或等于4个（是不稳定结构），在化学变化中易获得电子，而使最外层达到8电子的稳定结构。

这种性质叫做非金属性。

③稀有气体元素：

原子的最外层有8个电子（He为2个），为相对稳定结构。

元素类别

最外层电子数

得失电子趋势

结论

金属元素

＜4

易失去最外层电子（形成阳离子）

易发生化学反应

元素的化学性质由最外层电子数决定。

非金属元素

≥4（H：

1）

易获得电子使最外层达到8电子的稳定结构（形成阴离子）

稀有气体元素

＝8（He：

2）

难得失电子（为相对稳定结构）

极难发生化学反应

3.离子的形成：

带电的原子或原子团叫做离子。

在化学反应中，金属元素原子失去最外层电子，非金属元素原子得到电子，从而使参加反应的原子带上电荷。

带电荷的原子叫做离子。

带正电荷的原子叫做阳离子，带负电荷的原子叫做阴离子。

阴、阳离子由于静电作用互相吸引，结合形成稳定的、不带电性的化

合物。

4.离子内质子数不等于核外电子数，离子的最外层电子一般是8（氢是0）个电子的稳定结构。

原子通过得失电子变成离子，离子也可以通过得失电子变回原子。

5.离子用离子符号表示：

在原子团或元素符号的右上角标出离子所带的电荷的多少及电荷的正负（数字在前，符号在后），当离子所带电荷数为1时，1可以不写。

如Na+（钠离子）、Ca2+（钙离子）、H+（氢离子）、Cl-（氯离子）、O2-（氧离子）、OH-（氢氧根离子）等。

离子符号表示的意义：

Mg2+表示1个镁离子带2个单位的负电荷。

2O2-表示2个氧离子。

离子符号只有微观含义，没有宏观含义。

6.一定带正电的粒子：

质子、原子核、

阳离子

一定带负电的粒子：

电子、阴离子

不带电的粒子有：

中子、原子、分子

7.物

质与其构成粒子之间的关系：

①原子直接构成物质。

如汞、金刚石直接由原子构成。

②金属元素原子和非金属元素原子分别形成阳离子和阴离子。

如氯化钠是由氯离子和钠离子构成的。

③非金属元素离子和非金属元素离子各提供电子形成共用电子对，结合成分子。

如氧气是由氧分子构成的

第四单元自然界的水

第一节爱护水资源

一、水资源现状

1.地球表面约71％被水覆盖着。

但淡水只约占全球水储量的2.53％，其中大部分还分布在两极和高山的冰雪及永久冻土，难以利用；

可利用的只约占其中的30.4％。

2.海水中含量最多的物质是水（H2O），含量最多的元素是氧元素，最多的金属元素是钠元素。

3.我国水资源的现状是分布不均，人均不足。

4.水资源紧张的原因：

一方面人类生活、生产的用水量不断增加，另一方面未经处理的废水、废物和生活污水的任意排放及农药、化肥的不合理施用等造成的水体污染，加剧了可利用水的减少，使原本已紧张的水资源更显短缺。

二、爱护水资源——一方面要节约用水，另一方面要防止水体污染

1.节约用水的一些具体措施：

a）提高水的利用效率。

b）使用新技术，改革工艺和改变习惯。

c）污水处理之后，循环利用。

d）“一水多用”，如使用“中水”（生活污水处理后，达到一定水质标准的非饮用水）洗车、使用淘米水浇花等。

2.防止水体污染的一些具体措施：

a）不使用含磷洗衣粉。

b）工业“三废”要进行综合利用和经处理后再排放。

c）农业上提倡使用农家肥，合理使用化肥和农药。

d）以预防为主，治理为辅。

第二节水的净化

一、水的净化方法

1.过滤：

把不溶于液体的固体物质与液体分离。

具体操作见“二、过滤”。

2.吸附沉降：

常用明矾、活性炭对水中的杂质吸附而沉降。

⏹明矾是一种常用

的净水剂，它溶于水后生成的胶状物可以对悬浮杂质吸附沉降，以达到净水的目的。

⏹活性炭具有疏松多孔的结构，可以吸附水中的悬浮物，也可以吸附溶于水的色素和异味。

但需要注意的是，活性炭不能吸附钙、镁化合物，活性炭不能降低水的硬度。

⏹活性炭净水器的入水口在净水器的下面，可以使净水效果更好。

3.蒸馏：

除去水中可溶性杂质的方法，净化程度相对较高，得到的蒸馏水可以看成是纯净物。

4.杀菌：

在水中加入适量的药物进行杀菌、消毒。

如漂白粉、氯气（Cl2）、二氧化氯（ClO2）等。

5.净化方法：

静置沉淀、过滤、吸附、蒸馏。

净化程度：

低——高

二、过滤（见下图）

【实验器材】带铁圈的铁架台、漏斗、玻璃棒、烧杯

操作

时注意“一贴、二低、三靠”。

“一贴”：

滤纸紧贴漏斗内壁，用少量水润湿滤纸并使滤纸与漏斗壁之间没有气泡（保证过滤效率）。

“二低”：

滤纸低于漏斗边缘、滤液低于滤纸边缘（否则被过滤的液体会直接从滤纸与漏斗之间的间隙流到漏